JP7447048B2 - 軸受の組を監視するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の特徴による、複数の組の軸受のうちの少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための装置に関する。

本発明はまた、請求項１３による、複数の組の軸受のうちの少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するためのシステムに関する。

本発明はさらに、請求項１４による、複数の組の軸受のうちの少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための温度センサに関する。

文献ＥＰ １ ３５６ ５３０ Ｂ１は、センサに電力を供給するための装置を開示している。上記装置は、圧電変換器を有する。変換器は、機械的エネルギー蓄積器によって変形可能である。変換器は、上記センサの動作のための電圧を供給する。

ＥＰ １ ３５６ ５３０ Ｂ１

今日では、消費者は、電力供給されるセンサを求めている。しかしながら、上記センサは、高エネルギー効率であることが期待され、コネクタおよび／またはケーブルの故障の問題に悩まされるべきではない。また、センサは、センサが測定している、パラメータの大きさに応じて互いに異なる信号を送信することができなければならない。

一例として、軸受の組は、車両の車輪に関連する。軸受の組は、上記車両の様々な車輪の軸受の複数の組のうちの一組である。

軸受の組は、上記車両のステアリングまたは任意の他の部分に配置することもできる。

言うまでもなく、上記軸受の組は、上記車両の任意の他の構成要素に配置することもできる。軸受の組は、車両のドライブトレインの一部であってもよい。

車両内に配置される代わりに、軸受は、任意の他の技術的および／または機械的物体内に配置されてもよい。

上記の目的は、複数の組の軸受のうちの少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための装置によって解決される。

有利には、軸受の組は、車輪のシャフトとハブとの間に、径方向に配置される。

以下において、「シャフト」という用語は、「車軸」という用語と同様に使用される。

一実施形態では、軸受の組を監視するための装置は、電気的エネルギーによって電力供給される。さらに、軸受の組を監視するための装置は、少なくとも１つの温度センサおよびコントローラを備え、両方とも軸受の各組に関連付けられる。

軸受の組を監視するための装置の温度センサは、コントローラに通信可能に関連付けられる。軸受の各組の、軸受の組を監視するための装置の温度センサは、当該軸受の組の動作温度が少なくとも１つの閾値温度に達するおよび／または超えることを、それぞれのコントローラに伝達する。

コントローラは、車両上の少なくとも二組の軸受の中から、少なくとも１つの閾値温度を超える個々の軸受の組を識別する。

［軸受の組］

以下では、一例として、軸受の組は車輪に関連する。また、一例として、車輪は車両の一部である。

軸受の組は機械要素を表し、相対運動を所望の運動に拘束する。軸受の組は、一般に金属製の少なくとも２つの可動部品間の摩擦を低減する。

軸受の組はまた、互いに対して移動する少なくとも２つの部品の互いに対する摩擦を防止し、上記２つの部品が加熱されることを防止する。

車両および機械産業では、軸受の組の設計は、少なくとも２つの可動部品の互いに対する自由な動きを提供する。

軸受の組はまた、固定されたシャフトまたは軸の周りの自由回転を提供する。

軸受の組は、摩擦の大きさを最小にして、所望の運動を容易にする。

以下では、「軸受」および「軸受の組」という用語は、互換的に使用される。

例えば、回転軸受は、少なくとも２つの回転構成要素を備える。回転構成要素は、機械システム内のシャフトまたは軸であり得る。

回転軸受の組は、軸方向及び径方向の荷重を荷重源から軸受の組を支持する構造体に伝達する。軸受の組を支持する構造は、後に支持体と呼ばれる。

現代の製造技術では、様々な異なる機械的軸受が知られている。好ましくは、しかし排他的ではなく、「平面軸受」は、構成要素の凹部内で回転するシャフトを備える。

潤滑は、軸受の組内の上記金属構成要素の間の摩擦および／または擦れを低減するために使用される。

また、「転がり軸受」とも呼ばれる、いわゆる「玉軸受」では、滑り摩擦を低減するために転動体が使用される。

転動体は、円形の断面を有するローラおよび／または玉であってよい。

玉軸受は、軸受内に配置されたいわゆるレース間に位置するローラまたは玉を使用する。

以下では、本発明は、「軸受の組」を「玉軸受」または「転がり軸受」と呼ぶ。車輪のハブと軸方向のシャフトとの間に配置された玉軸受または転がり軸受は、好ましくは、非駆動車輪の容易な回転を保証する。

いわゆる「流体軸受」は、使用される荷重が気体または液体によって支持される非接触軸受を表す。

別の例では、軸受は「磁気軸受」として提供される。

磁気軸受では、荷重は磁界によって支持される。

［軸受の組の支持体］

支持体とは、技術的な物体のことであり、この技術的な物体の外周面には、温度センサを備えた軸受の組を監視するための装置が配置されている。温度センサは、少なくとも部分的に支持体に突入していてよい。

支持体は、任意の幾何学的形状をとることができる。

以下では、本発明は、軸受の組の支持体という用語を、「車輪のハブ」を意味するものと理解する。車輪のハブは、以下でさらに詳細に説明される。

［車両］

「車両」という用語によって、本発明はトラックまたは貨物自動車を理解する。

上記車両は、エンジンによって推進される様々な目的のための機械である。

「車両」という用語は、ワゴン、自転車、またはモータ推進車両を含む。

モータ車両は、オートバイ、自動車、バスまたはトラックであり得る。

車両は、鉄道線路などの軌道上を走行することもできる。

言うまでもなく、車両は船舶または水陸両用車であってもよい。

また、車両は、飛行機またはヘリコプターなどの航空機であってもよい。

以下では、車両はトラックまたは貨物自動車であると仮定する。

［車輪のハブ］

「車輪のハブ」は、車両のドライブトレインの重要なサブアセンブリである。言うまでもなく、軸受の組の支持体および／または軸受の組の支持体の機能における車輪のハブは、機械の一部および／または車両以外の目的に使用される装置の一部であってもよい。

「車輪のハブ」は、ドライブトレインの重要なサブアセンブリである。車輪のハブは、車輪自体と、当該車輪のさらなる構成要素との両方を支持する。

車輪の構成要素は、上記車輪のサスペンションおよび／またはブレーキシステムを含む。構成要素はまた、車輪の駆動シャフトを含んでもよい。

シャフトまたは車軸は、軸受の組内に回転可能に取り付けられる。潤滑剤が軸受の組から漏出するのを防止するために使用される少なくとも１つのシールが存在する。

［軸受の組を監視するための装置］

軸受の組の健全状態を調査する軸受の組を監視するための装置は、個々の軸受の組ごとにも、車輪の個々のハブごとにも実施することができる。

軸受の組の健全性を表す主な態様の一つは、上記軸受の組の動作温度である。

監視システムは、運転手に、軸受の組の摩耗を警告する。したがって、ホイールシステムの破滅的な故障が防止される。軸受の組の破滅的な故障は、車両の車輪が発火することにつながる可能性があり、これもまた最終的には、道路の側部でトラックが燃えることにつながる可能性がある。

軸受のすべての組に共通する少なくとも１つの重要なパラメータは、少なくとも１つのあらかじめ設定された閾値温度に達する／およびまたは超える動作温度である。その結果、オイルの漏れおよび車輪のハブ内の軸受の組の機能の突然の故障が生じ得る。

閾値温度については、以下でさらに詳細に言及する。

好ましくは、しかし排他的ではなく、車輪のハブは、トラックのブレーキドラムまたはディスクブレーキと、駆動軸との間に配置される。言うまでもなく、車輪のハブは、別の方法で配置することもできる。

トラックの車輪は、車輪の上記ハブにボルト締めすることができる。

トラックのドライブトレインの構造に応じて、車輪のハブの端部には、少なくとも２つのスプリント歯が設けられる。

スプリント歯は、軸方向シャフト上に配置された対応する歯とかみ合う。

動作中、車輪のハブは、車輪のハブにボルト締めされた車輪とともに回転する。

したがって、車輪の車軸およびハブは、トラックの車輪を道路上で回転させる。

識別のために、複数の組の軸受の各軸受の組には、少なくとも１つの数字および／または少なくとも１つの英数字を含む個々のコード番号が与えられる。

コード番号については、以下でさらに詳しく説明する。

［温度センサ］

少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための装置は、温度センサまたは温度勾配を備える。

「測定する」および「感知する」という用語は、本出願において同じ意味を有する。

一例として、少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための装置は、温度とともに変化する特性を有するパラメトリック装置を備える。

軸受の温度は「動作温度」と呼ばれる。当該動作温度は、軸受の組が安全に動作され得る温度値の範囲内にある。

動作温度は、最低動作温度からピークまたは最大動作温度までの範囲であり、それを超えると、軸受の組が損傷する可能性がある。

軸受の組の内部には、潤滑剤がある。玉軸受の場合、玉軸受の玉が、上記軸受の組の内側レースと外側レースとの間を滑らかに動くことができるように、軸受の組の内側に配置された潤滑剤がある。潤滑剤は、オイルまたはグリースであってもよい。

また、潤滑剤は、可動部品間の低い摩擦係数を維持し、したがって、軸受の組の内側の動作温度が許容温度範囲を超えて上昇することを阻止する。

シャフトが車輪のハブに対して回転し始めると、軸受の組が回転するシャフトと車輪のハブとの間に配置される。したがって、軸受の組は、車輪の固定ハブに対するシャフトの移動を可能にする。

軸受の組内の潤滑剤および／または潤滑フィルムに欠陥、劣化または漏れがあると、摩擦係数の上昇が急速な劣化をもたらし、軸受の組の動作温度が上昇する。動作温度がさらに上昇すると、軸受が破壊されるまで、より大きな摩擦および摩耗が生じる。これは、軸受の組に関連付けられた車両の車輪を発火させる可能性があり、かつ／あるいは車両および／またはトレーラが制御不能となる可能性がある。最良の場合でも、軸受の突然の故障は、トラックを長時間停止させる。

軸受の組を監視するための上記装置の温度センサは、当該軸受の組の温度、好ましくは動作温度に関する事象または変化を検出するために意図された実在物および／またはモジュールである。動作温度は、上で詳細に言及されている。

温度センサによって測定および／または感知された上記軸受の組の動作温度は、軸受の組を監視するための装置のコントローラに送信される。

上記装置の温度センサは、感度を有する。本発明での、温度センサの「感度」という概念は、温度センサからコントローラに伝送される温度センサの出力変数の値の変化として理解される。温度センサの出力変数「温度値」の値の変化は、コントローラの入力変数「電圧」の値の変化に関連して設定される。

軸受の組の温度は、温度センサによって測定される。

例えば、軸受の組の動作温度が１℃だけ変化するときに温度センサ内の水銀が１ｃｍ移動する場合、温度センサの感度は、１ｃｍ／℃である。

したがって、温度センサは、軸受の組の動作温度を測定して、温度の値を受け取る。

したがって、温度センサは、軸受の組の動作温度を測定し、好ましくは、しかし排他的ではなく、摂氏温度で温度値を設定する。

コントローラへ送信するために、摂氏で与えられた動作温度値は、対応するボルト値に変換される。

言うまでもなく、コントローラへ送信するために、動作温度を別の物理量に変換することもできる。

［軸受の組を監視するための装置の構成部材］

軸受の組を監視するための装置は、いくつかの構成部材を備える。

軸受の組を監視するための装置の構成要素のうちの１つは、プリント回路基板（ＰＣＢ）であり得る。以下で言及されるように、別の構成要素は、環境発電システムである。軸受の組を監視するための装置のさらなる構成要素は、エネルギー蓄積装置および／または整流器から構成することができる。また、エネルギー蓄積装置充電器および／またはトランシーバ回路も存在し得る。温度センサのさらなる構成要素は、アンテナおよび／または無線周波数モジュール（ＲＦモジュール）を備えることができる。

プリント回路基板（ＰＣＢ）および環境発電システムの両方を以下で参照する。

温度センサのコントローラについても、以下でさらに詳細に説明する。

予め設定された時間間隔で自身を識別する受信機／送信機回路が配置される。

本発明によれば、軸受の組を監視するための装置は、軸受の組の上記支持体に取り付けられる。本例では、支持体は、車輪のハブである。

軸受の組を監視するための装置および／または軸受の組を監視するための装置の構成要素を、以下に述べるように、軸受の組の動作温度から保護された状態に保つために、軸受の組を監視するための装置は、支持体の外周上の、上記車輪の軸受の組から離反する側に配置される。

［支持体の円筒部］

軸受の組を監視するための装置の温度センサは、車輪のハブ（支持体）の凹部に配置される。車輪の上記ハブの凹部は、車輪のハブ内に達する円筒部として設計される。したがって、以下では、この凹部を円筒部と呼ぶ。

温度センサは、車輪のハブ（支持体）の円筒部内の、車輪のハブ（支持体）の外周に配置された軸受の組を監視するための装置から離反する側に配置される。

車輪のハブ（支持体）の円筒部の内側では、温度センサが軸受の組に面し、その動作温度を感知する。

したがって、温度センサは、軸受の組を監視するための装置から離れている。軸受の組を監視するための装置は、軸受の組を監視するための装置の構成要素を保持する。

円筒部の内側には、温度センサが軸受の組に隣接して配置される。

すなわち、軸受の組の動作温度は、軸受の組を監視するための上記装置の少なくとも一つの温度センサによって検出される。

一方、軸受の組を監視するための装置の上記構成要素を、軸受の組の高い動作温度への暴露から保護するために、温度に敏感な構成要素を備える軸受の組を監視するための装置は、車輪のハブの外周上に配置される。

また、軸受の組の動作温度を可能な限り正確に測定するために、軸受の組を監視するための装置の温度センサは、軸受の組に隣接して、および／または境界を接して配置される。

両方の要件を満たすために、軸受の組を監視するための装置は、円筒部を提供する。軸受の組を監視するための装置の温度センサは、当該軸受の組に隣接する、軸受の組を監視するための装置の円筒部の端部に配置される。

軸受の組を監視するための装置およびその構成要素は、当該軸受の組から離反する側の、円筒部の反対側の端部に配置される。したがって、温度センサおよびその構成要素は、軸受の組の外周に配置される。

したがって、温度センサおよび軸受の組を監視するための装置は、円筒部の両端にそれぞれ配置される。

軸受の組の動作温度を可能な限り正確に測定するために、温度センサは当該軸受の組に隣接して配置される。代替的に、温度センサは、軸受の組に隣接して配置される。温度センサはまた、車輪のハブ（支持体）の凹部内で、車両の車輪の軸受の組と境界を接して配置されてもよい。一例として、温度センサは、シャフトを取り囲む軸受の組に当接する。

［環境発電］

軸受の組を監視するための装置は、環境発電手段を有する。環境発電手段内で、軸受の組を監視するための装置に電力供給する電気エネルギーが生成される。環境発電手段内には、コイルの中心を移動する磁石が設けられている。

複数の運動ベクトルのうちの少なくとも１つは、重力方向に走っている。別の運動ベクトルは、反対方向に走っている。コイルの中心にある磁石は、ばねによって支持されている。

軸受の組を監視するための装置は、少なくとも１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）および／または環境発電システムを備える。環境発電システムは、軸受の組を監視するための装置のハウジング内に配置される。

環境発電システムは、円筒形磁石を備える。

磁石は、ばね要素に懸架されている。磁石は、金属コイルの中心を移動する。

好ましくは、コイルはボビンに巻かれた銅線で作られる。したがって、電気的エネルギーは、交流電流（ＡＣ）の形態で生成される。当該交流電流は整流され、電圧が調整される。

環境発電システムによって生成された電流は、スーパーキャパシタまたはバッテリを充電するために使用される。

好ましくは、環境発電システムの効率をさらに高めるためには、磁石は、シャフトおよび地面に垂直な磁石の向きで配置される。

環境発電システムは、独立したエネルギー源を必要とする。生成された電流は充電式バッテリに一時的に蓄えられる。

充電式バッテリの代わりに、スーパーキャパシタのバンクを実装することもできる。

生成された電流を直流（ＤＣ）から交流（ＡＣ）に、またはその逆に変化させるために、電流コンバータが使用される。

［送信素子］

少なくとも１つの温度センサは、上記コントローラによって、少なくとも１つの送信素子に関連付けられる。

少なくとも１つの送信素子は、軸受の組を監視するための装置のコントローラを介して、温度センサを接続する役割を果たす。

本発明によれば、温度センサは、上記軸受の組から放出される刺激（動作温度）を受け取る。

その刺激は、コントローラによってさらに処理される。また、刺激は、感知面によって感知された軸受の組の動作温度を表す。予め設定された基準に基づいて、および、コントローラによる刺激の処理を通して、コントローラは、信頼できないケーブルおよびコネクタを使用することなくユーザに通信するために、軸受および／または軸受の組の固有の識別子、軸受の温度情報および／または状態を、送信素子を通してトラック受信機に送信する。

したがって、温度センサの電気的パラメータを変化させることは、コントローラの入力電圧を変化させることにつながる。

軸受の組を監視するための装置および／または温度センサの両方は、少なくとも２つの電気パラメータを含む。

したがって、電気パラメータは、上記軸受の組の感知された動作温度に応じて変化し、コントローラの出力電圧の変化をもたらす。

このようにして、温度センサは、軸受の組を監視するための装置のコントローラに電気的に接続される。

個々の温度センサと軸受の組を監視するための装置のコントローラとの間の電気的接続は、軸受の組を監視するＰＣＢを介して温度センサを装置の上記コントローラに接続する少なくとも２つの端子を介して実現することもできる。

これらの端子の少なくとも１つは電源に接続され、軸受の組を監視するための装置に電気エネルギーを供給する。

冗長性のために、軸受の組を監視するための装置の少なくとも１つの温度センサとコントローラとの間の通信接続は、３つ以上の端子を含むことができる。これにより、電気的接続の信頼性が確保される。

車輪のハブ（支持体）上の軸受の組を監視するための装置の特定の場所、ならびに軸受の組を監視するための装置の大きな環境および／または機械的振動に対する感受性は、軸受の組の温度を監視するための装置とユーザ側の受信機、典型的にはキャビン内の運転手コンソールとの間の不完全な有線接続をもたらし得る。

したがって、軸受の組を監視するための装置は、軸受の組を監視するための装置の温度センサ装置と受信機との間の無線通信接続を備える。

軸受の組を監視するための装置のコントローラは、出力信号を調整するための信号処理部を備える。

［コントローラ］

軸受の組を監視するための装置は、コントローラ、好ましくはマイクロコントローラを備える。コントローラは、半導体チップとして構成される。コントローラは、プロセッサを備える。

上記コントローラはまた、多数の周辺機能を提供する。とりわけ、上記周辺機能は、ワーキングメモリおよび／またはプログラムメモリを含む。

一般的に、コントローラは、ワンチップのコンピュータシステムである。

［電気エネルギー供給装置］

本発明によれば、軸受の組を監視するための装置は、電気エネルギー供給装置を備える。

軸受の組を監視するための装置は、電気的エネルギーによって駆動される。軸受の組を監視するための装置に電気エネルギーを供給するために、軸受の組を監視するための装置の金属コイルの中心に、磁石が移動可能に配置される。

車輪のハブは、車両が固い地面を走行しているときに上下に跳ね返る。コイルに対する磁石の跳ね返り運動は、複数の車輪に対して垂直に移動する車両のシャーシによって生成される。

車両が動いているとき、磁石はコイルの中心で上下に跳ね返り、重力の方向に従い、当該コイルの中心かつ底部に配置されたばねによって反発される。

［実施例］

［車輪―車輪のハブ（支持体）―軸受の組］

車両の複数の車輪のうちの１つの車輪の少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための装置であって、軸受の組は、好ましくは、ただし排他的ではなく、径方向にシャフトと車輪のハブ（支持体）との間に配置される装置について、以下の例で説明する。

上記車輪のハブ（支持体）は、車両、好ましくは、トラックの車輪の重要なサブアセンブリを表す。

サブアセンブリは、運転中の車両の機能および安全性に不可欠ないくつかの構成要素を備える。

とりわけ、サブアセンブリの構成要素は、車両のブレーキシステムおよび駆動軸を含む。車両（トラック）のタイプに応じて、少なくとも１つの被駆動車軸と少なくとも１つの非駆動車軸とが存在する。非駆動車軸は、シャフトと称され得る。

トラックの車軸および／またはシャフトはそれぞれ、少なくとも２つの車輪を担持する。大型トラックはまた、シャフトまたは車軸の両側に２つの平行な車輪を備える。

車輪のハブは、シャフトまたは車軸を車輪に結合する。シャフトまたは車軸とハブとの間の回転運動を可能にするために、軸受の組が存在する。

軸受の組、好ましくは一組の玉軸受は、内側レースと外側レースとの間に配置された複数の玉を含む。

軸受の組の内側では、潤滑剤が、２つの金属部品（軸受の組のレースおよび玉）が互いに直接摩擦するのを防止する。したがって、潤滑剤は、軸受の組内の動作温度が、少なくとも１つの閾値温度を超えて上昇することを防止する。

走行時には、トラックのハブ（支持体）および／または対応する車輪の少なくとも一方が、過熱した軸受の組によって損傷を受ける危険性がある。

［閾値温度］

この例では、上記閾値温度は、軸受の組の動作温度によって到達および／または超えられる。

軸受の組の動作温度が閾値温度を超えると、軸受の組のレース間に玉を封入する潤滑油および／または潤滑グリースが劣化する。

一例として、第１の閾値温度は１１０℃に設定される。第２の閾値温度は１１５℃に固定され、第３の閾値温度は１２０℃の値を有する。

言うまでもなく、上記閾値温度は、異なる値に設定することもでき、データ取得期間の間隔は、軸受温度が臨界温度まで上昇するにつれて互いに近づくように設定される。

この例では、動作温度は、１１０℃の第１の閾値温度を超える。

動作温度が１１０℃の第１の閾値温度を超えると、温度センサを含む軸受の組を監視するための装置が１５分毎の時間間隔で作動される。

したがって、１５分毎に、温度センサモジュールは、データ取得サイクルを実行し、特定の組の軸受が１１０℃の動作温度に達したかについて、処理された信号を受信機に送信する。

この例では、軸受の個々の組の動作温度は、１１５℃の第２の閾値温度に達する。

ここで、車輪のハブ（支持体）の上記個々の軸受の組の温度センサは、１０分毎に個々の軸受の組の動作温度を測定する。測定が１０分毎に行われたときに、温度センサモジュールからの信号は、軸受の組を監視するための受信装置に送信される。１０分毎に、この信号は、個々の軸受の組の動作温度がまだ１１０℃であるか否かを、受信モジュールに知らせる。

一例として、軸受の組を監視するための装置の温度センサの信号は、動作温度が１１０℃の閾値温度未満に低下したかどうか、または１１０℃の閾値温度が１１５℃に達したか、もしくは超えたかどうかをコントローラに示す。

軸受の組を監視するための装置のコントローラは、個々の軸受の組の動作温度が１１５℃の第２の閾値温度を超えたという点で、運転手／受信機への別の警告信号をトリガする。

１１５℃の第２の閾値温度に達するとすぐに、軸受の組を監視するための装置によって行われる２つの測定間の時間間隔は、１０分毎へと短縮される。

すなわち、軸受の組が１１５℃の第２の閾値温度に達するとすぐに、軸受の組の動作温度が１０分毎に測定される。

この例では、温度センサは、個々の軸受の組の動作温度が１２０℃に達したことを検出する。

軸受の組を監視するための装置のコントローラを介して、個々の軸受の組が１２０℃の温度に達したという信号（警告）が運転手／受信機に送信される。

この段階においては、車両の即時停止、およびさらなる技術的支援が必要とされる。

個々の軸受の組が１２０℃の閾値温度に達すると、個々の軸受の組の動作温度の測定が５分毎に行われる。

どのような理由であっても、個々の軸受の組の動作温度が１２０℃から１１５℃、またはさらに低下する場合には、２つの測定間の時間間隔を長くすることもできる。

［影響を受けた軸受の組の、コントローラによる識別］

コントローラは、少なくとも二組の軸受の中から少なくとも１つの閾値温度を超える個々の軸受の組を識別し、軸受の各組には、メッセージを受信機に送信するときに、メッセージの一部として既知の識別子コードが事前に割り当てられる。

コントローラによって実行される個々の軸受の組の識別は、個々の軸受の組が位置する車軸またはシャフトの指定を含む。識別はさらに、指定された車軸またはシャフト上の個々の軸受の組の正確な位置を含む。

例えば、個々の軸受の組は、走行方向で見て、車両の第２の車軸（非駆動シャフト）に配置されている。

また、走行方向において、個々の軸受の組は、上記第２の車軸の右側の外側車輪に配置されている。

［コード番号］

本発明の別の態様では、軸受の各組に少なくとも１つのコード番号が割り当てられる。

コード番号は、個々の軸受の組を識別する。ここで、コード番号は、軸受の各組が、どの車軸またはシャフト上に位置するかを示す。コード番号はまた、車軸またはシャフト上の軸受の組の正確な位置を示す。

上記個々のコード番号は、車輪のハブの設置中に確立される固有のコード番号である。

［軸受の組の動作温度を測定するための時間間隔］

車両の複数の車輪（支持体）のうちの車輪の少なくとも二組の軸受は、個々の軸受の組の動作温度が、いくつかの閾値温度のうちの１つを超えるかどうかを見るために、連続的にチェックされる。

上記閾値温度のいずれが超過されるかに応じて、温度センサによって実行される２つの測定間の時間間隔が短縮または延長される。

また、安全上の理由から、運転手は、自分の車両のどの車輪が過熱の危険性のある軸受の組を備えているかについて知らされる。

軸受の組が過熱した場合、軸受の組内部の潤滑剤（例えばグリース）が乾燥し、および／またはシールを通って漏出する。その結果、軸受の組の中の潤滑剤は、その潤滑能力を失う。

この結果、制御なしで温度および摩擦が上昇し、軸受の摩耗および破壊が起こり、その結果、車両の休止時間、潜在的な火災および制御不能が生じる。

一例として、閾値温度は１２０℃であってもよい。

車輪のハブの動作温度が上記閾値温度１２０℃を超えると、軸受内の潤滑不良は、車輪の個々のハブの上の軸受の組の急速かつ突然の故障につながる。

温度センサを備える軸受の組を監視するための装置は、車輪の上記ハブ（支持体）上に固定される。軸受の組を監視するための上記装置の温度センサは、軸受の組のケーシングの表面に可能な限り近接して配置される。

［空洞］

軸受の組を監視するための装置の少なくとも１つの温度センサは、軸受の組に面する少なくとも１つの空洞を有する。空洞は、熱伝導性および／または接着性化合物で充填される。

多くの場合、少なくとも１つの温度センサと、軸受の組との間に空洞または空隙が残る。

空洞は、熱伝導性および／または接着性化合物で充填される。当該熱伝導性および／または接着性化合物は、温度センサの設置前に、少なくとも１つの温度センサに塗布され、当該温度センサと軸受の組のケーシングの間の空洞を充填する。

すなわち、シャフトを取り囲む軸受の組の動作温度から生じる熱の、軸受の組を監視するための装置の温度センサへの伝達を最適化するために、温度センサと軸受の組との間に残された間隙および／または空隙は、導電性および／または接着性材料で充填される。

本発明の態様ならびに本発明のさらなる利点を以下の図面に示す。
車輪のハブ（支持体）に取り付けられた軸受の組を監視するための装置を示す図である。 軸受の組を監視するための装置を、軸受の組に接する温度センサと共に示す図である。 軸受の組を介してシャフトまたは車軸上に配置された車輪のハブ（支持体）の前側を示す図である。 環境発電システムの機能図である。 軸受の組を監視するための装置の送受信機能を示す図である。 軸受の組を監視するための装置の温度センサとコントローラとの間の通信接続を表すフローチャートである。

図１～図３は、車輪２のハブ（支持体）に取り付けられた軸受の組を監視するための装置１を示す。

軸受の組を監視するための装置は、軸受の組５に隣り合っておよび／または隣接して配置された温度センサ３を備える。軸受の組５は、ケーシング４を備える。

図１～図３では、軸受の組５は、玉６の２つのロールを備える玉軸受として設計される。

軸受の組５の玉６は、軸受の組５のレース７内に互いに隣接して配置される。

軸受の組５の内側には、潤滑グリース８が配置されている。

上記潤滑グリース８は、少なくとも２つの別個の機械的構成要素が互いに擦れることを回避する。潤滑グリース８は、軸受の組５の玉６とレース７との間の摩擦を回避する。軸受の組５の金属構成要素間の当該摩擦は、軸受の組における動作温度の上昇をもたらす。

シャフトまたは車軸９が、軸受の組５を介して車輪のハブ２内に回転可能に取り付けられている。

軸受の組を監視するための装置１は、熱伝導性材料で製造されたハウジング１０を備える。

ハウジング１０は、軸受の組を監視するための装置１の少なくとも１つの構成要素を収容する。

とりわけ、軸受の組を監視するための装置１の構成要素は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１１とすることができる。

軸受の組を監視するための装置１のハウジング１０内には、環境発電システム１２が存在する。構成要素は、エネルギー蓄積装置３２および／または整流器３４であってもよい。さらなる構成要素は、エネルギー蓄積装置充電器３２（すべて図示せず）であり得る。

軸受の組を監視するための装置１のハウジング１０はまた、トランシーバ回路３５および／またはアンテナ３６または無線周波数モジュール（ＲＦモジュール）を収容する。軸受の組１を監視するための装置の上記構成要素は、図１～図３には示されていない。

軸受の組を監視するための装置１のハウジング１０は、円筒部１３を備える。

軸受の組を監視するための装置１は、車輪のハブ２（支持体）の外周２９に配置される。一方、円筒部１３は、車輪のハブ２内に突入している。

円筒部１３は、薄い壁を有する。円筒部１３の底部１４には、軸受の組５に面して、軸受の組５と境界を接して、および／または隣り合って、および／または隣接して配置された温度センサ３がある。

軸受の組５は、軸受の組５の玉が間に配置される外レース７および内レース７を備える。

温度センサ３は、上記軸受の組５によって測定される動作温度とともに変化する電気的パラメータを有する。

また、軸受の組５の感知された動作温度とともに変化する電気的パラメータは、軸受の組を監視するための装置１のコントローラ１５の変化する出力電圧へとつながる。

軸受５のすべての組にとって重要な１つのパラメータは、軸受５の組の最大動作温度である。典型的には、軸受の組５の動作温度が１２０℃に達したとき、および／または超えたとき、軸受の組５の内部の潤滑剤は劣化する。あるいは、流体潤滑剤は、損傷したシール３１を通って漏出する。

変化する出力電圧は、典型的には－４０℃～１２０℃の範囲を示す完全に所定の温度に沿って測定することができる。

軸受の組を測定するための装置１の円筒部１３は、車輪のハブ２（支持体）の凹部１６内に嵌合される。

温度センサ３を備える円筒部１３は、内レース７および外レース７を有する軸受の組５への公差を有した積み重ねによって、軸受の組５に可能な限り近接して位置決めされた車輪のハブ２の凹部１６に嵌合される。

図１～図３では、温度センサ３の２つのアーム１８、１９の間に空洞１７が配置されている。このように、空洞１７は、温度センサ３のアーム１８、１９の間に配置される。

温度センサ３のアーム１８、１９の間に配置された状態で、空洞１７は軸受の組５に向けられている。

温度センサ３のアーム１８、１９と、レース７を有する軸受の組５との間の任意の空洞１７は、導電性および／または接着性化合物２０で充填される。

温度センサ３の空洞１７を導電性および／または接着性化合物２０で充填することは、軸受の組５から温度センサ３への熱の伝達が悪化するという悪影響を低減する。

空洞１７は、レース７を有する軸受の組５から温度センサ３への動作温度の伝達を妨げる。

上記導電性および／または接着性化合物２０は、空洞１７内に充填されて、軸受の組５から温度センサ３への動作温度の伝達を改善する。

温度センサ３は、軸受の組を監視するための装置１のコントローラ１５に堅固に固定される。

上記コントローラ１５は、ＰＣＢ１１として設計される。

温度センサ３の上記アーム１８、１９は、送信素子２１によってコントローラ１５に接続される。

温度センサのアーム１８、１９および／または送信素子２１は、担持構造２２によって支持される。

コントローラ１５は、温度センサ３から受信した信号を、運転室内の運転手の表示装置（図示せず）を含む少なくとも１つの受信機に転送する。

温度センサ３は、上記担持構造２２に堅固に固定されている。温度センサ３は、コントローラ１５（ＰＣＢ１１）に直接接続されている。温度センサ３はまた、送信素子２１（図示せず）によって、コントローラ１５に接続されてもよい。

上記送信素子２１（図示せず）は、上記担持構造２２の一体部分を形成する。

図１～図３において、コントローラ１５（ＰＣＢ１１）は、複数の構成要素から構成されている。

上記構成要素は、エネルギー蓄積装置および／または充電式バッテリ３３である。構成要素はまた、スーパーキャパシタまたは環境発電システム１２であってもよい。

構成要素はまた、整流器３４またはエネルギー蓄積装置充電器３２およびモニタであり得る。

または、構成要素はアンテナ３６を含むトランシーバ回路３５であってもよい。

図１～図３に示されている環境発電システム１２は、軸受の組を監視するための装置１のハウジング１０内に配置されている。

環境発電システム１２は、円筒形磁石２３を備える。

磁石２３は、ばね要素２４に懸架されている。

磁石２３は、コイル２５内で上下動する。

上記コイル２５は、ボビン２６に巻回された銅線からなる。

したがって、電気的エネルギーは、交流電流（ＡＣ）の形態で生成される。

上記交流電流は整流され、電圧が調整される。

環境発電システム１２によって生成された電流は、スーパーキャパシタまたはバッテリ３３（図示せず）を充電するために使用される。

上述の環境発電システム１２の効率をさらに高めるために、磁石２３は、シャフト９に対して垂直な磁石２３の向きで配置される。

トラックが固い地面（道路）を走行するとき、車輪２のハブはトラックの車輪とともに上下に跳ね返る。

これにより、磁石２３は、コイル２５内を重力方向２７に移動する。

磁石２３が、重力方向２７および反対方向２８に移動することは言うまでもない。

図４は、環境発電システム１２の機能図である。環境発電システム１２は、円筒形磁石２３を備える。円筒形磁石２３は、ばね要素２４に懸架されている。当該ばね要素２４は、銅線コイル２５の内側で軸方向に移動する。銅線コイル２５はボビン２６に巻回されており、交流電流（ＡＣ）の形態で電気エネルギーを発生する。

交流電流は整流される。また、交流電圧は調整される。バッテリ充電器３２は、バッテリ３３を充電するように構成されている。代替的に、バッテリ３３はスーパーキャパシタとして設計されていてもよい。

環境発電システム１２の効率を高めるために、環境発電システム１２は、固い地面に対して垂直な方向に可動磁石２３の向きを有することができる。

図４では、ＰＣＢ１１（図示せず）は、エネルギー蓄積システム３２（バッテリ３３、スーパーキャパシタ）を備える。エネルギー蓄積システム３２はまた、環境発電システム１２ならびに整流器３４を有する。

整流器３４は、交流電流（ＡＣ）を直流電流（ＤＣ）に変換する。

図４では、バッテリ充電器３２は、モニタを備えるエネルギー蓄積装置充電器としても説明される。

図５は、軸受の組を監視するための装置１（図示せず）の送受信機能図を示す。

図５において、温度センサ３は、担持構造２２（図示せず）に堅固に固定されている。温度センサ３は、ＰＣＢ１１（これも図示せず）に、直接または送信素子２１を介して接続される。

温度センサ３およびＰＣＢ１１の両方、ならびに送信素子２１（図示せず）は、担持構造２２の一体部分を形成する。

コントローラ１５、トランシーバ回路３５およびアンテナ３６もまた、ＰＣＢ１１アセンブリの一部である。

図６は、軸受の組を監視するための装置１（図示せず）の温度センサ３（図示せず）とコントローラ１５（図示せず）との間の通信接続を表すフローチャートを示す。

図６は、ステップ１（Ｓ１）からステップ１４（Ｓ１４）までの様々なステップを有するフローチャートを示す。

Ｓ１では、車両の電源が投入される。

ステップＳ２では、車両の走行に必要なすべてのデータが、車両の様々なシステムから要求される。

ステップＳ３は、コントローラ１５が、温度センサ３を含む、軸受の組を監視するための装置１を起動するステップを表す。

データの取得は、ステップＳ４で行われる。このステップでは、好ましくは、しかし排他的ではなく、軸受５の個々の組の動作温度および／またはバッテリ３３の充電状態などの様々なデータが取得され、収集される。ステップＳ４において、他のデータも取得および／または収集され得ることは言うまでもない。

ステップＳ５では、取得され、特別に収集された様々なデータがリストにされる。

データの調整はステップＳ６で行われ、データ管理が行われ、さらなる最適化技術が当該データに適用される。

データの調整は、インテリジェントルーティングおよび／またはさらなるデータ記憶のためのデータの保護も意味する。

ステップＳ７では、データがあらかじめ設定された有効範囲内であるか否かを判定する。

ステップＳ７では、軸受５の個々の組の動作温度が、少なくとも１つの閾値温度に到達したか、または超えたかに関してチェックされる。

ステップＳ７で収集されたデータおよび／または情報は、コントローラ１５に転送される。

また、ステップＳ８では、軸受５の各組に個別のコード番号が与えられる。個々のコード番号によって、軸受の組を監視するための装置１のコントローラ１５は、少なくとも１つの閾値温度を超えている個々の軸受５の組を識別する。

個々のコード番号によって、少なくとも１つの閾値温度を超えている個々の軸受５の組を、車両の対応する車輪に割り当てることができる。

ステップＳ９において、コントローラ１５は、軸受５の各組の動作温度が少なくとも１つの閾値温度に達っしているか、および／またはそれを超えているかをチェックする。

ステップＳ１０において、コントローラは、ステップＳ９の結果が、個々の軸受５の組の各々の動作温度が依然として様々な閾値温度未満であることを示す場合、軸受の組を監視するための装置１に「スリープする」ように送信する。

個々の軸受５の組の動作温度が少なくとも１つの閾値温度を超えているか否かに応じて、ステップＳ１１において時間間隔が設定される。

時間間隔は、軸受の組を監視するための装置１が作動されている期間と期間との間の時間間隔を示す。軸受の組を監視するための装置１が作動されると、温度センサ３は、個々の軸受５の組の動作温度を測定する。

軸受５の個々の組の測定された動作温度は、送信素子２１によってコントローラに伝達される。

ステップＳ７においてデータが有効範囲にない場合には、ステップＳ１２においてトランザクションＩＤがリリースされ、さらなる診断が実施される。

ステップＳ１２の必要な作業が実施されると、システムはステップＳ９に戻る。

ステップＳ１３では、ステップＳ９でデータのセットが全て収集されたかどうかがチェックされる。

そうでない場合には、運転手は、温度センサの少なくとも１つがエラー結果を出力しているという警告を受け取る（Ｓ１４）。

ステップＳ１３およびステップＳ１１が成功した場合、システムはステップＳ３に戻る。

１ 軸受の組を監視するための装置
２ 車輪のハブ（支持体）
３ 温度センサ
４ 軸受の組のケーシング
５ 軸受の組
６ 軸受の組の玉
７ 軸受の組のレース
８ 潤滑手段
９ シャフト／車軸
１０ 軸受の組を監視するための装置のハウジング
１１ ＰＣＢ
１２ 環境発電システム
１３ 円筒部
１４ 円筒部の底部
１５ コントローラ
１６ 凹部
１７ 空洞
１８ アーム
１９ アーム
２０ 導電性／接着性成分
２１ 送信素子
２２ 担持構造
２３ 磁石
２４ ばね要素
２５ コイル
２６ ボビン
２７ 重力方向
２８ 重力の反対方向
２９ 外周
３０ フリー
３１ シール
３２ バッテリ充電器
３３ バッテリ
３４ 整流器
３５ トランシーバ回路
３６ アンテナ

Claims (14)

1. 複数の組の軸受のうち、シャフトと支持体との間に配置された少なくとも一組の軸受の動作温度を監視するための装置であって、
   少なくとも一組の軸受を参照する少なくとも１つの温度センサと、
   少なくとも１つのコントローラと、を有し、
   前記少なくとも１つの温度センサは、前記少なくとも１つのコントローラに電気的に関連付けられ、
   軸受の各組の前記温度センサは、それぞれの組の軸受の動作温度が少なくとも１つの閾値温度を超えることを前記コントローラに伝達し、
   前記閾値温度のいずれが超過されるかに応じて、前記温度センサによって実行される２つの測定間の時間間隔が短縮または延長され、
   前記コントローラは、複数のコード番号を保有し、
   前記軸受の各組に前記複数のコード番号のうちの少なくとも１つが割り当てられ、
   前記コード番号は、個々の前記軸受の組を識別するものである、装置。
2. 少なくとも１つの温度センサが、前記支持体の凹部に配置されている、請求項１に記載の装置。
3. 少なくとも１つの温度センサが、それぞれの組の軸受に面して、熱伝導性および／または接着性化合物で充填される少なくとも１つの空洞を有する、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記温度センサは、少なくとも１つの送信素子によって前記コントローラに関連付けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記軸受のそれぞれの組の感知された動作温度に応じて変化し、前記コントローラへ変化する入力電圧をもたらす少なくとも１つの電気的パラメータを有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置。
6. 少なくとも１つの温度センサが、前記軸受の組に隣接して配置される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの温度センサによって実行される個々の測定の間の時間間隔が、前記軸受の組の感知された動作温度に応じて延長または短縮される、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
8. プリント回路基板（ＰＣＢ）および／または整流器および／またはトランシーバ回路および／またはアンテナおよび／または無線周波数モジュール（ＲＦモジュール）を備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
9. エネルギー蓄積システムおよび／またはエネルギー蓄積装置および／またはエネルギー蓄積装置充電器を備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。
10. エネルギー蓄積システムによって電力供給される、請求項９項に記載の装置。
11. 前記エネルギー蓄積システムは、コイルの中心を動く磁石を備え、複数の運動ベクトルのうちの少なくとも１つは、重力方向および反対方向に配置され、前記磁石は、ばねによって垂直に支持される、請求項９又は１０に記載の装置。
12. 軸受の各組に個々のコード番号が割り当てられる、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置を含むシステム。
14. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置に含まれる少なくとも１つの温度センサ。